การวินิจฉัยโรคข้อเข่าเสื่อม: MRI ของกระดูกอ่อนข้อ

ภาพกระดูกสันหลังฟอกของ MRI สะท้อนถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้างทางเนื้อเยื่อและองค์ประกอบทางชีวเคมี กระดูกอ่อนเป็น hyaline ซึ่งไม่มีการจัดหาเลือดการระบายน้ำเหลืองและการบำรุงรักษา ประกอบด้วยน้ำและไอออนเส้นใยคอลลาเจนชนิด II, chondrocytes, proteoglycans รวมและ glycoproteins อื่น ๆ เส้นใยคอลลาเจนมีความเข้มแข็งขึ้นในชั้น subchondral ของกระดูกในฐานะที่เป็นสมอและวิ่งไปในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวของรอยต่อซึ่งจะแตกต่างกันในแนวนอน ระหว่างเส้นใยของคอลลาเจนเป็นโมเลกุล proteoglycan ขนาดใหญ่ซึ่งมีประจุลบที่สำคัญซึ่งดึงดูดโมเลกุลของน้ำได้อย่างมาก Chondrocytes ของกระดูกอ่อนจะจัดในคอลัมน์คู่ พวกเขาสังเคราะห์คอลลาเจนและ proteoglycans เช่นเดียวกับเอนไซม์ degraders ในรูปแบบที่ไม่ใช้งานและตัวยับยั้งเอนไซม์

การตรวจชิ้นเนื้อมันก็ตั้งใจกระดูกอ่อนชั้นที่ 3 ในข้อต่อขนาดใหญ่เช่นหัวเข่าและสะโพก ชั้นที่ลึกที่สุดเป็นสารประกอบของกระดูกอ่อนและกระดูก subchondral และทำหน้าที่เป็นเครือข่ายที่กว้างขวางเชื่อมโยงไปถึงชั้นของเส้นใยคอลลาเจนยื่นออกมาจากมันกับพื้นผิวของการรวมกลุ่มหนาแน่นที่เชื่อมต่อกันโดยซ่านจำนวนมากข้ามการเชื่อมโยง เรียกว่าชั้นเรเดียล ต่อผิวข้อเส้นใยคอลลาเจนที่แยกจากกันกลายเป็นทินเนอร์และยึดติดกันในอาร์เรย์ขนานปกติมีขนาดกะทัดรัดและมีการเชื่อมโยงข้ามน้อย ชั้นกลาง - เป็นเฉพาะกาลหรือกลางมีมากขึ้นการจัดสุ่มเส้นใยคอลลาเจนซึ่งส่วนใหญ่จะเน้นอ้อมที่มีมุมมองที่จะต่อต้านการโหลดแนวตั้ง, ความดันและช็อก ชั้นตื้นที่สุดของกระดูกอ่อนที่รู้จักกันในวง - ชั้นบางจัดหนาแน่นที่มุ่งเน้นการสัมผัสเส้นใยคอลลาเจนของฝ่ายตรงข้ามแรงดึงที่ทำหน้าที่ภายใต้แรงอัดโหลดและสร้างกำแพงกันน้ำของสิ่งของของเหลวซึ่งจะช่วยป้องกันการสูญเสียในระหว่างขั้นตอนการบีบอัด ชั้นตื้นที่สุดของเส้นใยคอลลาเจนจะถูกจัดเรียงในแนวนอนในรูปแบบแผ่นแนวนอนหนาแน่นที่พื้นผิวร่วมกันในขณะที่วงซ่านพื้นที่ผิวจะเข้าร่วมกับผู้ที่เลือกชั้นลึก

มันเป็นข้อสังเกตว่าภายในนี้เครือข่ายตาข่ายที่ซับซ้อนของเส้นใยที่รวบรวมจัดโมเลกุล proteoglycan hydrophilic โมเลกุลเหล่านี้มีขนาดใหญ่ปลายกิ่งมากมายของพวกเขาในเชิงลบเศษเรียกเก็บ SQ และซีโอโอ "ที่หนาแน่นดึงดูดไอออนตรงข้าม (มักจะนา⁺ ) ซึ่งจะก่อให้เกิดการรุกดันของน้ำเข้าไปในกระดูกอ่อน. ความดันภายในเครือข่ายคอลลาเจนที่มีขนาดใหญ่และกระดูกอ่อน ทำหน้าที่เป็นเบาะอุทกพลศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพมาก. พื้นผิวข้อบีบอัดทำให้เกิดการเคลื่อนที่ในแนวนอนของน้ำที่มีอยู่ในกระดูกอ่อนเนื่องจากเครือข่ายของเส้นใยคอลลาเจนที่ถูกบีบอัด. แจกจ่ายน้ำ elyaetsya endochondral เพื่อให้ปริมาณรวมของมันจะไม่เปลี่ยนแปลง. เมื่อบีบอัดจะลดลงหรือหายไปหลังจากที่ภาระร่วมกันน้ำย้ายกลับดึงดูดประจุลบ proteoglycans. นี้เป็นกลไกที่รองรับปริมาณน้ำสูงและความหนาแน่นของโปรตอนกระดูกอ่อนสูงจึง. เนื้อหาสูงสุดของน้ำ มันบันทึกที่อยู่ใกล้พื้นผิวร่วมกันและลดลงไปทางกระดูก subchondral .. ความเข้มข้นของ proteoglycan เพิ่มขึ้นในชั้นลึกของกระดูกอ่อน

ในปัจจุบัน MRI - นี้เป็นวิธีการหลักของการได้รับภาพของกระดูกอ่อนใสดำเนินการส่วนใหญ่ใช้การไล่ระดับสี - เสียงสะท้อน (GE) ลำดับ MRI สะท้อนถึงปริมาณน้ำของกระดูกอ่อน อย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือมีโปรตอนน้ำที่กระดูกอ่อนมีกี่ตัว เนื้อหาและการกระจายตัวของโมเลกุล hydrophilic ของ proteoglycans และการจัดโครงสร้างคอลลาเจนของ anisotropic ส่งผลต่อไม่เพียง แต่ปริมาณน้ำทั้งหมดนั่นคือ ความหนาแน่นของโปรตอนในกระดูกอ่อน แต่ยังอยู่ในสถานะของคุณสมบัติผ่อนคลาย ได้แก่ T2 ของน้ำให้กระดูกอ่อนปกติ "วง" หรือภาพบนผิว MRI ซึ่งเป็นนักวิจัยบางคนเชื่อว่าส่วนทางเนื้อเยื่อที่สอดคล้องกันของกระดูกอ่อน

ภาพที่สั้นมากสะท้อนเวลา (TE) (น้อยกว่า 5 มิลลิวินาที), ความละเอียดภาพกระดูกอ่อนที่สูงขึ้นมักจะแสดงให้เห็นภาพสองชั้น: ชั้นลึกอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้ชิดกับกระดูกพื้นที่กลายเป็นปูนก่อนและมีสัญญาณต่ำกับการปรากฏตัวของแคลเซียมช่วยลด TR และ ให้ภาพ; ชั้นพื้นผิวให้สัญญาณ MP ขนาดกลางหรือความเข้มสูง

ในภาพ TE กลาง (5-40 มิลลิวินาที) กระดูกอ่อนมีลักษณะสามชั้น: ชั้นผิวที่มีสัญญาณต่ำ; ชั้นการเปลี่ยนแปลงที่มีสัญญาณของความเข้มกลาง; ชั้นลึกที่มีสัญญาณ MP ต่ำ ที่ T2 การชั่งน้ำหนักสัญญาณจะไม่รวมถึงชั้นกลางและภาพกระดูกอ่อนจะกลายเป็นเนื้อเดียวกันของความเข้มต่ำ เมื่อมีความละเอียดเชิงพื้นที่ต่ำสั้นภาพ TE บางครั้งการเพิ่มเติมชั้นซึ่งเกิดจากการประดิษฐ์ชิ้นเอียงและความคมชัดสูงที่อินเตอร์เฟซที่กระดูกอ่อน / ของเหลวนี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการเพิ่มขนาดของเมทริกซ์

นอกจากนี้บางส่วนของโซนเหล่านี้ (เลเยอร์) อาจไม่สามารถมองเห็นได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ตัวอย่างเช่นเมื่อมุมระหว่างแกนกระดูกอ่อนและสนามแม่เหล็กหลักมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของชั้นกระดูกอ่อนอาจเปลี่ยนแปลงได้และกระดูกอ่อนอาจมีภาพที่เป็นเนื้อเดียวกัน ปรากฏการณ์นี้อธิบายได้จากคุณสมบัติของเส้นใยคอลลาเจนและทิศทางที่แตกต่างกันภายในแต่ละชั้น

ผู้เขียนคนอื่น ๆ เชื่อว่าการได้รับภาพกระดูกของกระดูกอ่อนไม่น่าเชื่อถือและเป็นสิ่งประดิษฐ์ ความคิดเห็นของนักวิจัยแตกต่างกันไปเกี่ยวกับความเข้มของสัญญาณจากภาพกระดูกอ่อนสามชั้นที่ได้รับ การศึกษาเหล่านี้น่าสนใจมากและแน่นอนว่าต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม

[1], [2], [3], [4], [5], [6]

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของกระดูกอ่อนกับโรคข้อเข่าเสื่อม

ในระยะแรกของโรคข้อเข่าเสื่อมเครือข่ายคอลลาเจนจะย่อยสลายในชั้นผิวของกระดูกอ่อนซึ่งจะนำไปสู่การสลายตัวของผิวและเพิ่มการซึมผ่านของน้ำ เมื่อมี proteoglycans มากขึ้น glycosaminoglycans ที่มีประจุลบมากขึ้นจะดูดซับ cations และโมเลกุลของน้ำในขณะที่ proteoglycans ที่เหลือจะสูญเสียความสามารถในการดึงดูดและรักษาน้ำ นอกจากนี้การสูญเสีย proteoglycans ลดผลกระทบของพวกเขายับยั้งในกระแสไฟคั่นระหว่างหน้า เป็นผลให้กระดูกอ่อนกระดูกกลไกการบีบอัด (เก็บรักษา) ของของเหลวไม่ทำงานและความต้านทานการบีบอัดของกระดูกอ่อนลดลง มีผลต่อการถ่ายโอนน้ำหนักส่วนใหญ่ไปยังเมทริกซ์ที่เป็นของแข็งที่เสียหายแล้วและนี่เป็นเหตุให้กระดูกอ่อนที่บวมกลายเป็นอาหารที่อ่อนไหวต่อความเสียหายทางกล เป็นผลให้กระดูกอ่อนทั้งการกู้คืนหรือยังคงถดถอย

นอกจากความเสียหายที่เกิดขึ้นกับ proteoglycans แล้วเครือข่ายคอลลาเจนใหม่จะถูกทำลายบางส่วนซึ่งไม่ได้รับการฟื้นฟูอีกต่อไปและมีรอยแตกในแนวตั้งและแผลในกระดูกอ่อน แผลเหล่านี้สามารถแพร่กระจายลงไปที่กระดูกอ่อน subchondral ผลิตภัณฑ์ที่ผุพังและของเหลวในกระเพาะกระจายไปยังชั้นพื้นฐานซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของพื้นที่เล็ก ๆ ของกระดูกและถุงน้ำอสุจิ

ควบคู่ไปกับกระบวนการเหล่านี้กระดูกอ่อนผ่านการซ่อมแซมจำนวนมากโดยมีความพยายามที่จะฟื้นฟูผิวข้อต่อที่เสียหายซึ่งรวมถึงการก่อตัวของ chondrophytes ในที่สุดการแข็งตัวของ endochondral และกลายเป็น osteophytes

การบาดเจ็บเชิงกลเฉียบพลันและภาระการบีบอัดสามารถนำไปสู่การพัฒนารอยร้าวในแนวนอนในชั้นที่กระดูกสะเทินน้ำสะเทินบกลึกและกระดูกอ่อนที่ถอดออกได้จากกระดูกอ่อนใต้น้ำ การแตกแขนงหรือการบวมของกระดูกอ่อนในลักษณะที่คล้ายคลึงกันสามารถทำหน้าที่เป็นกลไกในการเสื่อมสภาพของกระดูกอ่อนตามปกติไม่เพียง แต่ภายใต้สภาวะที่เกินพิกัดทางกล แต่ยังเป็นโรคข้อเข่าเสื่อมเมื่อมีความไม่มั่นคงของข้อต่อ ถ้ากระดูกอ่อน hyaline ถูกทำลายอย่างสิ้นเชิงและผิวหน้าข้อต่อถูกทำให้เกิดกระบวนการสองขั้นตอนแรกคือการก่อตัวของเส้นโลหิตตีบหนาแน่นบนพื้นผิวของกระดูกซึ่งเรียกว่า eburnesis ที่สองคือความเสียหายและการบีบอัดของ trabeculae ซึ่งในรังสีเอกซ์ดูเหมือนว่าเส้นโลหิตตีบ subchondral ดังนั้นขั้นตอนแรกอาจถือได้ว่าเป็นการชดเชยประการที่สองคือขั้นตอนของการทำลายล้างร่วมกัน

การเพิ่มขึ้นของการเพิ่มขึ้นของปริมาณน้ำในความหนาแน่นของกระดูกอ่อนกระดูกอ่อนโปรตอนและลด T2 ตัดทอนผลกระทบเมทริกซ์ proteoglycan คอลลาเจนซึ่งมีความเข้มของสัญญาณในระดับสูงในความเสียหายส่วนเมทริกซ์ในลำดับ MRI ธรรมดา นี้ Chondromalacia ต้นซึ่งเป็นสัญญาณแรกของความเสียหายที่กระดูกอ่อนสามารถเห็นได้ชัดก่อนที่มันจะเกิดขึ้นแม้บางเล็กน้อย ในขั้นตอนนี้อาจเกิดอาการบวมเล็กน้อยหรือ "บวม" ของกระดูกอ่อน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและชีวกลของกระดูกอ่อนข้อต่อมีการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องการสูญเสียสารพื้นฐานจะเกิดขึ้น กระบวนการเหล่านี้สามารถเกิดขึ้นได้เองหรือแพร่กระจายการผอมบางของพื้นผิวที่ จำกัด และการหักเหหรือการหายตัวไปของกระดูกอ่อน ในบางกรณีอาจเกิดความหนาแน่นหรือ "บวม" ของกระดูกอ่อนได้โดยไม่ทำให้เกิดรอยร้าวผิวข้อต่อ โรคข้อเข่าเสื่อมมักจะเป็นไปได้ที่จะสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของกระดูกอ่อนเข้มของสัญญาณในท้องถิ่นบนภาพ T2 น้ำหนักเป็นหลักฐานโดยการปรากฏตัวของพื้นผิว arthroscopically และการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นลึก transmural หลังอาจสะท้อนให้เห็นถึงการเสื่อมถอยลึกเริ่มต้นส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบของกองกระดูกอ่อนจากชั้น kalydifitsirovanogo หรือสายน้ำสูงที่ การเปลี่ยนแปลงในช่วงต้นจะถูก จำกัด ให้ชั้นลึก hryasha ซึ่งในกรณีที่พวกเขาจะไม่แสดงขึ้นที่การตรวจสอบ arthroscopic ของพื้นผิวร่วมกันในขณะที่ razvodoknenie ท้องถิ่นชั้นลึกของกระดูกอ่อนสามารถนำไปสู่ความพ่ายแพ้ของชั้นที่อยู่ติดกันที่มักจะมีการเจริญเติบโตของกระดูก subchondral ในรูปแบบของ osteophyte กลางที่

ในวรรณคดีต่างประเทศมีข้อมูลเกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่จะได้ข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับองค์ประกอบของกระดูกอ่อนข้อเช่นปริมาณของน้ำและค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของน้ำในกระดูกอ่อน นี่คือความสำเร็จด้วยการใช้โปรแกรมพิเศษเอ็ม - tomograph หรือ MR - spectroscopy ทั้งสองพารามิเตอร์เหล่านี้เพิ่มขึ้นเมื่อเมทริกซ์ proteoglycan-collagen เสียหายในความเสียหายของกระดูกอ่อน ความเข้มข้นของโปรตอนมือถือ (ปริมาณน้ำ) ในกระดูกอ่อนลดลงในทิศทางจากพื้นผิวข้อต่อไปยังกระดูกอ่อนใต้โคน

การประเมินผลเชิงปริมาณของการเปลี่ยนแปลงเป็นไปได้ในภาพที่มีน้ำหนัก T2 หลังจากสรุปข้อมูลภาพของกระดูกอ่อนเดียวกันกับ TE ต่างกันผู้เขียนได้ประเมินภาพที่มีน้ำหนัก T2 ของกระดูกอ่อนด้วยความช่วยเหลือของเส้นโค้งค่าเอ็กซ์โพเนนเชียลที่เหมาะสมจากค่าความเข้มของสัญญาณที่ได้รับในแต่ละพิกเซล T2 ได้รับการประเมินในพื้นที่เฉพาะของกระดูกอ่อนหรือแสดงบนแผนที่ของกระดูกอ่อนทั้งหมดซึ่งความแรงของสัญญาณของแต่ละพิกเซลสอดคล้องกับ T2 ที่ตำแหน่งนี้ อย่างไรก็ตามแม้จะมีความเป็นไปได้ที่ค่อนข้างใหญ่และความง่ายในการอธิบายวิธีการที่กล่าวมาข้างต้นบทบาทของ T2 ถูกประเมินต่ำเกินไปเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของผลกระทบที่เกี่ยวกับการแพร่กระจายและการเพิ่ม TE โดยทั่วไป T2 ถูกประเมินค่าต่ำกว่าในกระดูกอ่อนด้วย chondromalacia เมื่อมีการแพร่กระจายของน้ำ หากไม่ใช้เทคโนโลยีพิเศษการเพิ่มขึ้นของศักยภาพใน T2 ที่วัดได้ด้วยเทคโนโลยีเหล่านี้ในกระดูกอ่อนที่มีภาวะ Chondromalacia จะช่วยลดผลกระทบจากการแพร่กระจายได้เล็กน้อย

ดังนั้น MRI เป็นวิธีการที่มีแนวโน้มมากในการระบุและตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างต้นซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของการเสื่อมสภาพของกระดูกอ่อนข้อ

การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของกระดูกอ่อนในโรคข้อเข่าเสื่อม

การประมาณค่าของการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของกระดูกอ่อนขึ้นอยู่กับความละเอียดเชิงพื้นที่สูงและความคมชัดสูงจากพื้นผิวร่วมกันเพื่อกระดูก subchondral นี่คือความสำเร็จที่ดีที่สุดโดยใช้ zhirpodavlyaemoy T1 น้ำหนัก 3D GE-ลำดับซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงข้อบกพร่องได้อย่างถูกต้องในท้องถิ่นที่ระบุและการตรวจสอบว่าในการส่องกล้องและวัสดุการชันสูตรศพ ภาพกระดูกอ่อนยังสามารถได้รับโดยการลบการถ่ายภาพการถ่ายโอนการสะกดจิตแล้วกระดูกอ่อนมีรูปแบบของแถบแยกต่างหากที่มีสัญญาณความเข้มสูงอย่างชัดเจนตัดกับพื้นฐานของเหลวต่อไปต่ำมากกับข้อภายในข้อต่อเนื้อเยื่อไขมันและไขกระดูก subchondral แต่เมื่อใช้วิธีการนี้การควบรวมภาพที่เกิดขึ้น 2 ครั้งช้ากว่า zhirpodavlyaemoe T1-VI เพื่อให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายน้อย นอกจากนี้ก็เป็นไปได้ที่จะได้รับภาพของข้อบกพร่องท้องถิ่นผิดปกติพื้นผิวและผอมบางทั่วไปของกระดูกอ่อนโดยใช้ MP-ลำดับธรรมดา ตามที่ผู้เขียนบางพารามิเตอร์ทางสัณฐานวิทยา - หนาปริมาณเรขาคณิตและลักษณะทางกายภาพของพื้นผิวกระดูกอ่อน - สามารถคำนวณปริมาณโดยใช้ภาพ 3 มิติ MRI จากข้อสรุปชุประกอบเป็นภาพที่สร้างขึ้นใหม่ 3 มิติของกระดูกอ่อนมันจะถูกกำหนดโดยค่าที่แน่นอนของโครงสร้างที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้การวัดของปริมาณรวมของกระดูกอ่อนที่ได้จากแต่ละส่วนที่เป็นวิธีที่ง่ายเนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงขนาดเล็กในระนาบของชิ้นและน่าเชื่อถือมากขึ้นในความละเอียดเชิงพื้นที่ เมื่อศึกษาทั้งด้วนเข่าและ patellar ตัวอย่างได้ที่การผ่าตัดเปลี่ยนข้อข้อต่อเหล่านี้ถูกกำหนดโดยรวมของกระดูกอ่อนของกระดูกต้นขากระดูกแข้งและ patellar และพบว่าปริมาณความสัมพันธ์ที่ได้รับจาก MRI และมีจำนวนเงินตามลำดับที่ได้จากกระดูกอ่อนแยกออกมาจากกระดูกและการวัดการตรวจชิ้นเนื้อของมัน . ดังนั้นเทคโนโลยีนี้จะมีประโยชน์สำหรับการประเมินแบบไดนามิกของการเปลี่ยนแปลงในปริมาณกระดูกอ่อนในผู้ป่วยโรคข้อเข่าเสื่อม ได้รับชิ้นที่จำเป็นและถูกต้องของกระดูกอ่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในผู้ป่วยโรคข้อเข่าเสื่อมต้องใช้ทักษะและประสบการณ์เพียงพอของแพทย์ดำเนินการศึกษาเช่นเดียวกับความพร้อมของ MR ซอฟต์แวร์ที่เหมาะสม

การวัดปริมาตรรวมมีข้อมูลเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทั่วไปและมีความอ่อนไหวตามลำดับสำหรับการสูญเสียกระดูกอ่อนในท้องถิ่น ในทางทฤษฎีการสูญเสียกระดูกอ่อนหรือผอมบางที่เว็บไซต์หนึ่งที่สามารถรักษาความสมดุลของการเพิ่มขึ้นเทียบเท่าปริมาณของกระดูกอ่อนที่อื่น ๆ ในการร่วมทุนและการวัดปริมาณกระดูกอ่อนรวมจะไม่แสดงความผิดปกติใด ๆ เพื่อให้การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวจะไม่สามารถระบุตัวตนโดยวิธีนี้ การแบ่งกระดูกอ่อนข้อด้วยความช่วยเหลือของการฟื้นฟู 3D ในพื้นที่เล็ก ๆ ที่แยกจากกันทำให้สามารถประมาณปริมาณกระดูกอ่อนได้ในบางพื้นที่โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นผิวที่กำลังรับแรง อย่างไรก็ตามความแม่นยำของการวัดลดลงเนื่องจากมีการแยกแยะน้อยมาก ในท้ายที่สุดความละเอียดเชิงพื้นที่สูงมากเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อยืนยันความถูกต้องของการวัด หากสามารถบรรลุความละเอียดเชิงพื้นที่ได้อย่างเพียงพอโอกาสในการทำแผนที่ความหนาของกระดูกอ่อนในร่างกายจะเป็นไปได้ แผนที่ความหนาของกระดูกอ่อนสามารถทำซ้ำรอยโรคในท้องถิ่นในความคืบหน้าของโรคข้อเข่าเสื่อม